数字图像处理基本概念

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1、1第章数字图像处理基本概念第1章数字图像处理基本概念本章重点：Ø理解位图与矢量图的概念、特点及应用Ø理解图像分辨率的概念Ø能够根据后端输出的需要正确地设置图像分辨率Ø了解Photoshop中常用的图像存储格式771第章数字图像处理基本概念1.1图像概念“图像”一词主要来自西方艺术史译著，通常指image、icon、picture和它们的衍生词，也指人对视觉感知的物质再现。图像可以由光学设备获取，如照相机、镜子、望远镜、显微镜等；也可以人为创作，如手工绘画。图像可以记录与保存在纸质媒介、胶片等对光信号敏感的

2、介质上。随着数字采集技术和信号处理理论的发展，越来越多的图像以数字形式存储。因而，有些情况下，“图像”一词实际上是指数字图像，本书中主要探讨的也是数字图像的处理。数字图像（或称数码图像）是指以数字方式存储的图像。将图像在空间上离散，量化存储每一个离散位置的信息，这样就可以得到最简单的数字图像。这种数字图像一般数据量很大，需要采用图像压缩技术以便能更有效地存储在数字介质上。所谓“数字图像艺术”是指艺术与高科技结合，以数字化方式和概念所创作出的图像艺术。它可分为两种类型：一种是运用计算机技术及科技概念进行设计

3、创作，以表达属于数字时代价值观的图像艺术；另一种则是将传统形式的图像艺术作品以数字化的手法或工具表现出来。Photoshop软件出现之后，数字图像艺术所特有的视觉表现语言逐步形成。在学习应用Photoshop软件创建种种超越现实的、不可思议的新概念空间与视觉效果之前，必须先掌握Photoshop图像处理必备的一些基础概念。1.2位图与矢量图在计算机中，图像是以数字方式来记录、处理和保存的，所以图像也可以称为数字化图像。计算机图像分为位图（又称点阵图或栅格图像）和矢量图两大类，数字化图像类型分为向量式图像与

4、点阵式图像。1．位图一般来说，经过扫描输入和图像软件处理的图像文件都属于位图，与矢量图形相比，位图的图像更容易模拟照片的真实效果。位图的工作是基于方形像素点的，这些像素点像是“马赛克”，如果将这类图像放大到一定的程度时，就会看见构成整个图像的无数单个方块（图1-1），这些小方块就是图形中最小的构成元素——像素点，因此，位图的大小和质量取决于图像中像素点的多少。基于位图的软件有Photoshop、Painter等。位图771第章数字图像处理基本概念（1）位图图像的特点能够记录每一个点的数据信息，因而可以精确

5、地记录丰富的亮度变化，表现出色彩和层次变化非常丰富的图像，图像清晰细腻，具有生动的细节和极其逼真的效果。可以直接存储为标准的图像文件格式，所以很容易在不同的软件之间进行文件交换。改变图像尺寸时，像素点的总数并没有发生改变，而只是像素点之间的距离增大了，也就是说，位图涉及重新取样并重新计算整幅画面各个像素的复杂过程，这样导致尺寸增大后的图像清晰度降低，色彩饱和度也有所损失。由于位图在保存文件时，需要记录下每一个像素的位置和色彩，这样就造成文件所占空间大，处理速度慢，并且图像在缩放和旋转时会产生失真现象。（2

6、）位图图像主要应用的领域扫描照片，包括与摄影有关的图片和通过扫描仪得到的图片。依赖自然光的高亮区、中亮区和阴影区来表现的具有真实感的图画。印象派作品和其他按照纯个人风格或美学意义创作的图画。具有柔和边缘、反光或细小阴影的显示图像。利用绘图软件较难实现的、需要使用滤镜等特技效果的图像。2．矢量图矢量图也称为面向对象的图像或绘图图像，是用数学方式的曲线及曲线围成的色块制作的图形，它们在计算机内部表示成一系列的数值而不是像素点，图像各个部分是由对应的一组数学公式所描述的。矢量文件中的图形元素称为对象。每个对象都

7、是一个自成一体的实体，它具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕位置等属性。既然每个对象都是一个自成一体的实体，就可以在维持它原有清晰度和弯曲度的同时，多次移动和改变它的属性，而不会影响图例中的其他对象。这些特征使基于矢量的程序特别适用于图例和三维建模，因为它们通常要求能创建和操作单个对象。像AdobeIllustrator、CorelDRAW、CAD等软件都是以矢量图形为基础进行创作的。矢量图（1）矢量图的特点由于图像各个部分是由对应的数学公式所描述，因此只须改变参数就能调整所对应的图像内容，丝毫不会影响图像品

8、质，精确度较高。换句话说，用矢量图方式绘画的图形无论输出时放大多少倍，对画面清晰度、层次及颜色饱和度等因素都丝毫无损，放大的矢量图边缘与原图一样光滑（而位图放缩后会变虚或出现锯齿），如图1-2所示。771第章数字图像处理基本概念因此，矢量图形是文字（尤其是小字）和线条图形（比如徽标）的最佳选择。矢量图的内容主要以线条和色块为主，因此文件所占的容量相对较小。通过软件，矢量图可以轻松地转化为点阵图，而点阵图转化为矢量图就需要经过复